package com.twelvet.framework.utils.image;

import com.google.zxing.*;
import com.google.zxing.client.j2se.BufferedImageLuminanceSource;
import com.google.zxing.common.BitMatrix;
import com.google.zxing.common.HybridBinarizer;
import com.google.zxing.qrcode.QRCodeReader;
import com.google.zxing.qrcode.QRCodeWriter;
import com.google.zxing.qrcode.decoder.ErrorCorrectionLevel;
import com.twelvet.framework.utils.constants.CharConstants;
import com.twelvet.framework.utils.exception.TWTUtilsException;
import org.springframework.util.Base64Utils;

import java.awt.*;
import java.awt.color.ColorSpace;
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.File;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.URL;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Hashtable;
import java.util.Map;


/**
 * @author twelvet
 * @WebSite www.twelvet.cn
 * @Description: QRCode二维码生成与读写
 */
public class QrCodeUtils {

    /**
     * 二维码内容
     */
    private final String content;
    /**
     * 图片大小
     */
    private int size;
    /**
     * 内容编码格式
     */
    private Charset encode;
    /**
     * 错误修正等级 (Error Collection Level)
     */
    private ErrorCorrectionLevel errorCorrectionLevel;
    /**
     * 错误修正等级的具体值
     */
    private double errorCorrectionLevelValue;
    /**
     * 前景色
     */
    private Color foreGroundColor;
    /**
     * 背景色
     */
    private Color backGroundColor;
    /**
     * 图片的文件格式
     */
    private String imageFormat;
    /**
     * 删除图片的外白边
     */
    private boolean deleteMargin;
    /**
     * 提供给编码器额外的参数
     */
    private final Hashtable<EncodeHintType, Object> hints;
    /**
     * 需要添加的图片
     */
    private BufferedImage logo;

    /**
     * 创建一个带有默认值的 QRCode 生成器的格式。默认值如下
     *
     * <ul>
     * <li>图片大小: 512px</li>
     * <li>内容编码格式: UTF-8</li>
     * <li>错误修正等级: Level M (有15% 的内容可被修正)</li>
     * <li>前景色: 黑色</li>
     * <li>背景色: 白色</li>
     * <li>输出图片的文件格式: png</li>
     * <li>图片空白区域大小: 0个单位</li>
     * </ul>
     */
    private QrCodeUtils(String content) {
        this.content = content;
        this.size = 512;
        this.encode = StandardCharsets.UTF_8;
        this.errorCorrectionLevel = ErrorCorrectionLevel.M;
        this.errorCorrectionLevelValue = 0.15;
        this.foreGroundColor = Color.BLACK;
        this.backGroundColor = Color.WHITE;
        this.imageFormat = "png";
        this.deleteMargin = true;
        this.hints = new Hashtable<>();
    }

    /**
     * 使用带默认值的「QRCode 生成器格式」来创建一个 QRCode 处理器。
     *
     * @param content 所要生成 QRCode 的内容
     * @return QRCode
     */
    public static QrCodeUtils form(final String content) {
        return new QrCodeUtils(content);
    }

    /**
     * 设置图片的大小。图片的大小等于实际内容与外边距的值（建议设置成偶数值）。
     *
     * @param size 图片的大小
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils size(int size) {
        this.size = size;
        return this;
    }

    /**
     * 设置内容编码格式。
     *
     * @param encode 内容编码格式
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils encode(Charset encode) {
        if (null != encode) {
            this.encode = encode;
        }
        return this;
    }

    /**
     * 设置错误修正等级。其定义如下
     *
     * <ul>
     * <li>L: 有 7% 的内容可被修正</li>
     * <li>M: 有15% 的内容可被修正</li>
     * <li>Q: 有 25% 的内容可被修正</li>
     * <li>H: 有 30% 的内容可被修正</li>
     * </ul>
     *
     * @param errorCorrectionLevel 错误修正等级
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils errorCorrectionLevel(ErrorCorrectionLevel errorCorrectionLevel) {
        switch (errorCorrectionLevel) {
            case L:
                this.errorCorrectionLevel = errorCorrectionLevel;
                this.errorCorrectionLevelValue = 0.07;
                break;
            case M:
                this.errorCorrectionLevel = errorCorrectionLevel;
                this.errorCorrectionLevelValue = 0.15;
                break;
            case Q:
                this.errorCorrectionLevel = errorCorrectionLevel;
                this.errorCorrectionLevelValue = 0.25;
                break;
            case H:
                this.errorCorrectionLevel = errorCorrectionLevel;
                this.errorCorrectionLevelValue = 0.3;
                break;
            default:
                this.errorCorrectionLevel = ErrorCorrectionLevel.M;
                this.errorCorrectionLevelValue = 0.15;
                break;
        }
        return this;
    }

    /**
     * 设置前景色。值为十六进制的颜色值（与 CSS 定义颜色的值相同，不支持简写），可以忽略「#」符号。
     *
     * @param foreGroundColor 前景色的值
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils foreGroundColor(String foreGroundColor) {
        try {
            this.foreGroundColor = getColor(foreGroundColor);
        } catch (NumberFormatException e) {
            this.foreGroundColor = Color.BLACK;
        }
        return this;
    }

    /**
     * 设置前景色。
     *
     * @param foreGroundColor 前景色的值
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils foreGroundColor(Color foreGroundColor) {
        this.foreGroundColor = foreGroundColor;
        return this;
    }

    /**
     * 设置背景色。值为十六进制的颜色值（与 CSS 定义颜色的值相同，不支持简写），可以忽略「#」符号。
     *
     * @param backGroundColor 前景色的值
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils backGroundColor(String backGroundColor) {
        try {
            this.backGroundColor = getColor(backGroundColor);
        } catch (NumberFormatException e) {
            this.backGroundColor = Color.WHITE;
        }
        return this;
    }

    /**
     * 设置背景色。
     *
     * @param backGroundColor 前景色的值
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils backGroundColor(Color backGroundColor) {
        this.backGroundColor = backGroundColor;
        return this;
    }

    /**
     * 设置图片的文件格式 。
     *
     * @param imageFormat 图片的文件格式
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils imageFormat(String imageFormat) {
        if (imageFormat != null) {
            this.imageFormat = imageFormat.toLowerCase();
        }
        return this;
    }

    /**
     * 删除白边。
     *
     * @param deleteMargin 删除白边
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils deleteMargin(boolean deleteMargin) {
        this.deleteMargin = deleteMargin;
        return this;
    }

    /**
     * 返回提供给编码器额外的参数。
     *
     * @return 提供给编码器额外的参数
     */
    public Hashtable<EncodeHintType, ?> getHints() {
        hints.clear();
        hints.put(EncodeHintType.ERROR_CORRECTION, this.errorCorrectionLevel);
        hints.put(EncodeHintType.CHARACTER_SET, this.encode);
        hints.put(EncodeHintType.MARGIN, 0);
        return hints;
    }

    /**
     * 设置添加的图片。
     *
     * @param logo 添加的图片
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils logo(BufferedImage logo) {
        this.logo = logo;
        return this;
    }

    /**
     * 设置添加的图片。
     *
     * @param logo 添加的图片
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils logo(File logo) {
        return logo(ImageUtils.read(logo));
    }

    /**
     * 设置添加的图片。
     *
     * @param url 添加的图片
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils logo(URL url) {
        return logo(ImageUtils.read(url));
    }

    /**
     * 设置添加的图片。
     *
     * @param iconPath 添加的图片
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils logo(String iconPath) {
        return logo(ImageUtils.read(iconPath));
    }

    /**
     * 设置添加的图片。
     *
     * @param logoStream 添加的图片流
     * @return QRCode
     */
    public QrCodeUtils logo(InputStream logoStream) {
        return logo(ImageUtils.read(logoStream));
    }

    /**
     * 写出二维码
     *
     * @param output OutputStream
     * @return 是否成功
     */
    public boolean write(OutputStream output) {
        BufferedImage bufferedImage = this.toImage();
        return ImageUtils.write(bufferedImage, this.imageFormat, output);
    }

    /**
     * 把指定的内容生成为一个 QRCode 的图片，之后保存到指定的文件中。
     *
     * @param f 指定的文件
     * @return 文件
     */
    public File toFile(String f) {
        return toFile(new File(f));
    }

    /**
     * 把指定的内容生成为一个 QrCode 的图片，之后保存到指定的文件中。
     *
     * @param qrCodeFile 指定的文件
     * @return 文件
     */
    public File toFile(File qrCodeFile) {
        if (!qrCodeFile.exists()) {
            qrCodeFile.getParentFile().mkdirs();
        }
        BufferedImage bufferedImage = this.toImage();
        ImageUtils.write(bufferedImage, this.imageFormat, qrCodeFile);
        return qrCodeFile;
    }

    /**
     * 使用带默认值的「QrCode 生成器格式」，把指定的内容生成为一个 QrCode 的 base64 image。
     *
     * @return base64 字符串
     */
    public String toBase64() {
        return "data:image/png;base64," + Base64Utils.encodeToString(toBytes());
    }

    /**
     * 使用带默认值的「QrCode 生成器格式」，把指定的内容生成为一个 QrCode 的 byte 数组。
     *
     * @return byte array
     */
    public byte[] toBytes() {
        BufferedImage bufferedImage = this.toImage();
        return ImageUtils.writeAsBytes(bufferedImage, this.imageFormat);
    }

    /**
     * 使用带默认值的「QrCode 生成器格式」，把指定的内容生成为一个 QrCode 的流。
     *
     * @return QRCode 的图像流
     */
    public ByteArrayInputStream toStream() {
        BufferedImage bufferedImage = this.toImage();
        return ImageUtils.writeAsStream(bufferedImage, this.imageFormat);
    }

    /**
     * 使用带默认值的「QrCode 生成器格式」，把指定的内容生成为一个 QrCode 的图像对象。
     *
     * @return QRCode 的图像对象
     */
    public BufferedImage toImage() {
        BitMatrix matrix;
        try {
            matrix = new QRCodeWriter().encode(content,
                    BarcodeFormat.QR_CODE,
                    this.size,
                    this.size,
                    this.getHints());
        } catch (WriterException e) {
            throw new TWTUtilsException(e);
        }
        if (this.deleteMargin) {
            matrix = deleteWhite(matrix);
        }
        int width = matrix.getWidth();
        int height = matrix.getHeight();
        int fgColor = this.foreGroundColor.getRGB();
        int bgColor = this.backGroundColor.getRGB();
        BufferedImage image = new BufferedImage(width, height, ColorSpace.TYPE_RGB);
        for (int x = 0; x < width; x++) {
            for (int y = 0; y < height; y++) {
                image.setRGB(x, y, matrix.get(x, y) ? fgColor : bgColor);
            }
        }
        if (null != this.logo) {
            addLogo(image, this.logo, this);
        }
        return image;
    }

    /**
     * 从指定的 QRCode 图片文件中解析出其内容。
     *
     * @param qrCodeFile QRCode 文件
     * @return QRCode 中的内容
     */
    public static String read(String qrCodeFile) {
        return read(ImageUtils.read(qrCodeFile));
    }

    /**
     * 从指定的 QRCode 图片文件中解析出其内容。
     *
     * @param qrCodeFile QRCode 图片文件
     * @return QRCode 中的内容
     */
    public static String read(File qrCodeFile) {
        return read(ImageUtils.read(qrCodeFile));
    }

    /**
     * 从指定的 QRCode 图片链接中解析出其内容。
     *
     * @param qrCodeUrl QRCode 图片链接
     * @return QRCode 中的内容
     */
    public static String read(URL qrCodeUrl) {
        return read(ImageUtils.read(qrCodeUrl));
    }

    /**
     * 从指定的 QRCode 图像对象中解析出其内容。
     *
     * @param qrCodeImage QRCode 图像对象
     * @return QRCode 中的内容
     */
    public static String read(BufferedImage qrCodeImage) {
        return read(qrCodeImage, (Map<DecodeHintType, ?>) null);
    }

    /**
     * 从指定的 QRCode 图片文件中解析出其内容。
     *
     * @param qrCodeFile QRCode 文件
     * @return QRCode 中的内容
     */
    public static String read(String qrCodeFile, Charset encode) {
        return read(ImageUtils.read(qrCodeFile), encode);
    }

    /**
     * 从指定的 QRCode 图片文件中解析出其内容。
     *
     * @param qrCodeFile QRCode 图片文件
     * @return QRCode 中的内容
     */
    public static String read(File qrCodeFile, Charset encode) {
        return read(ImageUtils.read(qrCodeFile), encode);
    }

    /**
     * 从指定的 QRCode 图片链接中解析出其内容。
     *
     * @param qrCodeUrl QRCode 图片链接
     * @return QRCode 中的内容
     */
    public static String read(URL qrCodeUrl, Charset encode) {
        return read(ImageUtils.read(qrCodeUrl), encode);
    }

    /**
     * 从指定的 QRCode 图像对象中解析出其内容。
     *
     * @param qrCodeImage QRCode 图像对象
     * @return QRCode 中的内容
     */
    public static String read(BufferedImage qrCodeImage, Charset encode) {
        Map<DecodeHintType, Object> hints = new Hashtable<>();
        hints.put(DecodeHintType.CHARACTER_SET, encode);
        return read(qrCodeImage, hints);
    }

    /**
     * 从指定的 QRCode 图像对象中解析出其内容。
     *
     * @param qrCodeImage QRCode 图像对象
     * @param hints       hints
     * @return QRCode 中的内容
     */
    public static String read(BufferedImage qrCodeImage, Map<DecodeHintType, ?> hints) {
        LuminanceSource source = new BufferedImageLuminanceSource(qrCodeImage);
        BinaryBitmap bitmap = new BinaryBitmap(new HybridBinarizer(source));
        try {
            Result result = new QRCodeReader().decode(bitmap, hints);
            return result.getText();
        } catch (NotFoundException | ChecksumException | FormatException e) {
            throw new TWTUtilsException(e);
        } finally {
            qrCodeImage.getGraphics().dispose();
        }
    }

    /**
     * 从指定的 QRCode 图片文件中解析出其内容。
     *
     * @param qrCodeFile QRCode 文件
     * @return QRCode 中的内容
     */
    public static byte[] readRawBytes(String qrCodeFile) {
        return readRawBytes(ImageUtils.read(qrCodeFile));
    }

    /**
     * 从指定的 QRCode 图片文件中解析出其内容。
     *
     * @param qrCodeFile QRCode 图片文件
     * @return QRCode 中的内容
     */
    public static byte[] readRawBytes(File qrCodeFile) {
        return readRawBytes(ImageUtils.read(qrCodeFile));
    }

    /**
     * 从指定的 QRCode 图片链接中解析出其内容。
     *
     * @param qrCodeUrl QRCode 图片链接
     * @return QRCode 中的内容
     */
    public static byte[] readRawBytes(URL qrCodeUrl) {
        return readRawBytes(ImageUtils.read(qrCodeUrl));
    }

    /**
     * 从指定的 QRCode 图像对象中解析出其内容。
     *
     * @param qrCodeImage QRCode 图像对象
     * @return QRCode 中的内容
     */
    public static byte[] readRawBytes(BufferedImage qrCodeImage) {
        LuminanceSource source = new BufferedImageLuminanceSource(qrCodeImage);
        BinaryBitmap bitmap = new BinaryBitmap(new HybridBinarizer(source));
        try {
            Result result = new QRCodeReader().decode(bitmap);
            return result.getRawBytes();
        } catch (NotFoundException | ChecksumException | FormatException e) {
            throw new TWTUtilsException(e);
        } finally {
            qrCodeImage.getGraphics().dispose();
        }
    }

    private static void addLogo(BufferedImage qrCodeImage, BufferedImage logoImage, QrCodeUtils qrCode) {
        int baseWidth = qrCodeImage.getWidth();
        int baseHeight = qrCodeImage.getHeight();
        // 计算 icon 的最大边长
        // 公式为 二维码面积*错误修正等级*0.4 的开方
        int maxWidth = (int) Math.sqrt(baseWidth
                * baseHeight
                * qrCode.errorCorrectionLevelValue
                * 0.4);
        // 获取 icon 的实际边长
        int logoRectWidth = Math.min(maxWidth, logoImage.getWidth());
        int logoRectHeight = Math.min(maxWidth, logoImage.getHeight());
        // 圆角矩形
        BufferedImage logoRect = new BufferedImage(logoRectWidth,
                logoRectHeight,
                BufferedImage.TYPE_INT_ARGB);
        Graphics2D g2 = logoRect.createGraphics();
        g2.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
        // 画 logo 区域
        g2.setColor(Color.WHITE);
        g2.fillRect(0, 0, logoRectWidth, logoRectHeight);
        g2.setComposite(AlphaComposite.SrcAtop);
        // 画 灰色 框框 2 px
        g2.setColor(Color.LIGHT_GRAY);
        g2.fillRect(2, 2, logoRectWidth - 4, logoRectHeight - 4);
        g2.setComposite(AlphaComposite.SrcAtop);
        // 画 logo 图
        g2.drawImage(logoImage, 4, 4, logoRectWidth - 8, logoRectHeight - 8, null);
        logoImage.getGraphics().dispose();
        g2.dispose();
        // 将 logo 添加到 二维码上
        Graphics2D gc = (Graphics2D) qrCodeImage.getGraphics();
        gc.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);
        gc.setColor(qrCode.backGroundColor);
        gc.drawImage(logoRect,
                (baseWidth - logoRectWidth) / 2,
                (baseHeight - logoRectHeight) / 2,
                null);
        gc.dispose();
    }

    private static Color getColor(String hexString) {
        if (CharConstants.HASH == hexString.charAt(0)) {
            return new Color(Long.decode(hexString).intValue());
        } else {
            return new Color(Long.decode("0xFF" + hexString).intValue());
        }
    }

    private static BitMatrix deleteWhite(BitMatrix matrix) {
        int[] rec = matrix.getEnclosingRectangle();
        int resWidth = rec[2] + 1;
        int resHeight = rec[3] + 1;
        BitMatrix resMatrix = new BitMatrix(resWidth, resHeight);
        resMatrix.clear();
        for (int i = 0; i < resWidth; i++) {
            for (int j = 0; j < resHeight; j++) {
                if (matrix.get(i + rec[0], j + rec[1])) {
                    resMatrix.set(i, j);
                }
            }
        }
        return resMatrix;
    }

}
